近日，腫瘤學(xué)學(xué)術(shù)期刊《Oncotarget》雜志上在線發(fā)表了四川大學(xué)生物治療國家重點實驗室的魏于全院士和林蘋教授的一篇研究論文，研究人員采用CRISPR相關(guān)的蛋白9系統(tǒng)，揭示了ZNF32功能在神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)記SOX2表達(dá)和再生調(diào)控中發(fā)揮的一個關(guān)鍵作用。

    人鋅指蛋白32(ZNF32)是一種Cys2-His2鋅指轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞命運(yùn)中發(fā)揮重要的作用，但是其功能仍然是未知的。轉(zhuǎn)錄因子(TFs)在許多各種不同的人體生物學(xué)功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并通過與它們靶基因啟動子中的特定順式調(diào)控序列結(jié)合，而調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。TFs的DNA結(jié)合特異性，是基于調(diào)控過程中的一個關(guān)鍵組成部分。與遺傳密碼形成對照，轉(zhuǎn)錄調(diào)控碼遠(yuǎn)未得到破譯，是由TFs的序列特異性決定的。識別TFs結(jié)合的特定DNA序列，有助于調(diào)節(jié)基因表達(dá)的順式調(diào)控模塊(CRMs)的計算預(yù)測，并有助于TF功能的進(jìn)一步理解。Cyclic Amplification and Selection of Targets (CASTing)，可選擇特定蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA序列，已被用來作為篩選TFs的DNA結(jié)合序列的一種快速而通用的體外方法。

    Cys2-His2 (C2H2)鋅指蛋白是*的人類轉(zhuǎn)錄因子中zui大的一類，它參與細(xì)胞增殖、分化、發(fā)育，甚至許多疾病(如癌癥)相關(guān)的細(xì)胞過程。生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫表明，ZNF32屬于TF的Krüpple樣家族，包含六個連續(xù)的典型的C2H2型鋅指結(jié)構(gòu)域和一個退化的C2H2鋅指基序，并可能結(jié)合DNA用于轉(zhuǎn)錄調(diào)控。此前，該研究小組表明，Zfp637——人類ZNF32 小鼠同系物，可抑制成肌細(xì)胞分化，并保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激性早衰。所有這些研究結(jié)果表明，ZNF32在細(xì)胞過程中扮演著一個重要但被忽視的作用。因此，本研究的重點是探討ZNF32在側(cè)線系統(tǒng)再生中的功能和機(jī)制。

    再生是更新、恢復(fù)和生長的一個重要過程。從細(xì)菌到人類，每一個物種都是能夠再生的。斑馬魚是探討器官/組織發(fā)育、再生與人類疾病的一個重要模式生物。在其zui基本的水平上，再生涉及到細(xì)胞增殖和分化過程中的基因調(diào)控的分子過程。干細(xì)胞對于有益的組織和器官再生有著巨大的希望。神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)志物SOX2是一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，在發(fā)育過程中，在胚胎干細(xì)胞中表達(dá)，并在早期神經(jīng)外胚層和神經(jīng)祖細(xì)胞中廣泛表達(dá)。SOX2水平是受到嚴(yán)格調(diào)控的，SOX2表達(dá)的失調(diào)可導(dǎo)致分化行為的顯著變化。SOX2對于斑馬魚側(cè)線系系統(tǒng)中的毛細(xì)胞發(fā)育是至關(guān)重要的，并且在除毛細(xì)胞以外的大量細(xì)胞中表達(dá)。這些結(jié)果表明，SOX2可能對于毛細(xì)胞再生的前體細(xì)胞維護(hù)，起著重要的作用。

    此外，在所有真核細(xì)胞中，鋅指蛋白在基因調(diào)控中的作用，需要它們從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的運(yùn)輸。一般情況下，離子和可溶性的小分子可以通過擴(kuò)散被運(yùn)送通過核膜，而來自細(xì)胞質(zhì)的大多數(shù)核蛋白的運(yùn)輸是由核孔復(fù)合體介導(dǎo)的。運(yùn)輸是一個能量消耗的過程。此外，NLS突變體可導(dǎo)致蛋白的錯誤定位，從而導(dǎo)致TF功能破壞、過程的變化和許多人類疾病，如脆性X綜合征。ZNF32是一個確認(rèn)的核蛋白質(zhì)，其功能是作為一個TF，在之前的研究中已經(jīng)得以確認(rèn)，然而，其特異性的靶DNA序列和NLS，尚未見報道。

    在本研究中，研究人員測量了斑馬魚發(fā)育過程中斑馬魚ZNF32同源基因zfZNF32的表達(dá)譜。該研究小組使用CRISPR/Cas9系統(tǒng)，制備了ZfZNF-/-，并用其在側(cè)線系統(tǒng)中研究毛細(xì)胞損傷和再生。研究人員確定了ZNF32的靶DNA序列和NLs。此外，該研究發(fā)現(xiàn)，通過ZNF32 的SOX2基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，對于再生是至關(guān)重要的。這項研究揭示了SOX2調(diào)控的一個新的和重要的機(jī)制，并凸顯了ZNF32再生的意義。

原文鏈接：

Loss of ZNF32 augments the reGENEration of nervous lateral line system through negative regulation of SOX2 transcription

原文摘要：

Human zinc finger protein 32 (ZNF32) is a Cys2-His2 zinc-finger transcription factor that plays an important role in cell fate, yet much of its function remains unknown. Here, we reveal that the zebrafish ZNF32 homologue zfZNF32 is expressed in the nervous system, particularly in the lateral line system. ZfZNF32 knock-out zebrafish (zfZNF-/-) were generated using the CRISPR-associated protein 9 system. We found that the regenerative capacity of the lateral line system was increased in zfZNF-/- upon hair cell damage compared with the wild type. Moreover, SOX2 was essential for the zfZNF32-dependent modulation of lateral line system regeneration. Mechanistic studies showed that ZNF32 suppressed SOX2 transcription by directly binding to a consensus sequence (5’-gcattt-3’) in the SOX2 promoter. In addition, ZNF32 localizes to the nucleus, and we have identified that amino acids 1-169 (Aa 1-169) and each of three independent nuclear localization signals (NLSs) in ZNF32 are indispensable for ZNF32 nuclear trafficking. Mutating the NLSs disrupted the inhibitory effect of ZNF32 in SOX2 expression, highlighting the critical role of the NLSs in ZNF32 function. Our findings reveal a pivotal role for ZNF32 function in SOX2 expression and regeneration regulation.

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